資源簡介

第3課 摩擦力
一、考點及典例
知識點一 摩擦力的概念
在學習牛頓第一定律的時候，在伽利略斜面實驗中，斜面上的小車滑下后，會在水平上停下，而且水平面越粗糙，小車停止得越快。那么阻止小車繼續運動的阻力到底是什么？這就是我們要學習的摩擦力。
在生活中，摩擦力很容易被我們所忽略，亞里士多德曾經就忽略了摩擦力的存在，得出了錯誤的結論。那摩擦力什么時候會產生，我們將手壓在桌面上，并在其上滑動，我們就能感受到桌面對手有阻礙作用；滑滑梯時，滑梯最后趨于平緩時，滑梯對孩子有阻礙作用，孩子會慢慢停下來。推箱子時，地面對箱子有阻礙作用，阻止我們推動箱子。
從以上現象，我們可以總結出以下結論：
如果兩個物體相互接觸且相互有擠壓，那么當它們之間發生相對運動或相對運動趨勢時，會產生一個阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這個力就是摩擦力，通常用表示。
知識點二 摩擦力產生的條件
根據定義，總結出產生摩擦力的條件：
①物體間相互接觸
②物體間相互擠壓
③物體間發生相對運動，或存在相對運動趨勢。
【典例1】關于彈力和摩擦力的說法中，正確的是( )
A．物體間有彈力作用，一定存在摩擦
B．物體間沒有彈力作用，一定不存在摩擦
C．摩擦力總是阻礙物體的運動
D．摩擦力的方向不可能與物體的運動方向相同
【典例2】下列有關摩擦力的說法中正確的是( )
A．只有相互接觸的物體間才可能產生摩擦力
B．只要兩個物體相互接觸，則這兩個物體間一定存在摩擦力
C．摩擦力總是與物體的運動方向相反
D．摩擦力總是有害的
【典例3】如圖所示的四種情況，木塊一定不受摩擦力的是( )
A．木塊靜止 B．木塊勻速運動 C．木塊勻速下滑 D．木塊靜止
知識點三 摩擦力的分類
前兩幅圖中，箱子都沒有移動，箱子和地面之間沒有發生相對運動，這種情況下產生的摩擦為靜摩擦。在第三幅圖中，箱子發生滑動，箱子與地面之間存在相對運動，這種情況下產生的摩擦為滑動摩擦。
除了以上兩種摩擦，還存在另外一種摩擦：在超市購物，推著超市的手推車時，車輪與地面也存在摩擦力。由于車輪和地面沒有相對滑動，所以它不是滑動摩擦，也不能把它歸為靜摩擦。像這樣的摩擦稱之為滾動摩擦。
知識點四 靜摩擦力
存在于相互接觸卻沒有發生相對運動的兩個物體表面之間的摩擦力，靜摩擦力同樣作用在物體間的接觸面上，方向與接觸面平行，與物體間的相對運動趨勢相反。
我們生活中，通常借助了靜摩擦力，當我們拿起水瓶時，水瓶有向下掉的趨勢，與手掌就會產生一個相對運動的趨勢，所以會產生一個向上的靜摩擦力，我們能拿起水瓶就是依靠這個摩擦力。事實上，我們走路也是依靠的靜摩擦力才能前進的。
【典例4】如圖是“竹筷提米”實驗．玻璃杯和米被慢慢提起后，使玻璃杯不掉下的力是（ ）
A．米對竹筷產生的壓力 B．米對玻璃杯的摩擦力
C．竹筷對米的摩擦力 D．手對竹筷向上的提力
【典例5】畫出圖中玻璃杯受到的摩擦力f示意圖。
知識點五 滑動摩擦力
兩個物體相互接觸并發生相對運動時，在接觸面上產生的摩擦力叫滑動摩擦力。
滑動摩擦力作用在物體的接觸面上，阻礙物體間的相對運動。因此，滑動摩擦力的方向與接觸面平行，與物體間相對運動方向相反。
我們在推動物體的時候，物體很重的時候，推起來很費力，地面越粗糙，推起來也感覺很費力。那么滑動摩擦力大小到底與哪些因素有關呢？下面我們用一個實驗來探究這個問題。
知識點六 摩擦力的大小：
如上圖所示，用一個力F，推一個物體，推不動，則此時物體所受的摩擦力為靜摩擦力
f靜，如果能推動，則此時物體所受的摩擦力為滑動摩擦力f滑。
當F=1N時，推不動，則f靜=____N；
當F=2N時，推不動，則f靜=____N；
當F=3N時，推不動，則f靜=____N；
當F=4N時，剛好勻速推動，則此時物體所受的靜摩擦力達到最大值，將開始滑動，受到滑動摩擦力，又因為勻速運動，受力平衡，所以f滑=____N；
當F=5N時，物體加速滑動，則f滑=____N；
當F=6N時，物體以更大的加速度加速滑動，則f滑=____N.
知識點七 實驗：探究影響滑動摩擦力大小的因素
猜想：滑動摩擦力大小與壓力大小和接觸面粗糙程度有關；
思考：彈簧測力計只能測量出拉力的大小，如何用彈簧測力計測出摩擦力大小。
實驗儀器：帶鉤的小木塊，砝碼，彈簧測力計，木板，玻璃板。
實驗步驟：
1．用彈簧測力計勻速直線拉動木塊，使它沿水平長木板滑動，讀出此時彈簧測力計的讀數，記錄在表格中。
2．在木塊上加上一個砝碼，，用彈簧測力計再勻速直線拉動木塊在長木板上滑動，讀出此時彈簧測力計的讀數，記錄在表格中。
3．換用玻璃板，保持木塊上的砝碼不變，同樣讀出彈簧測力計示數，記錄在表格中。
實驗次數 桌面材料 有無砝碼 滑動摩擦力大小/N
1 木板 無
2 木板 有
3 玻璃板 有
大量實驗證明，滑動摩擦力的大小只和壓力大小與物體接觸面的粗糙程度有關。與速度大小，接觸面積等都無關。在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大。在壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。
思考：讓木塊勻速直線運動可能不好保持，有什么辦法可以改進一下這個實驗，以便更好地測量滑動摩擦力么？
【典例6】為了探究“滑動摩擦力大小與什么因素有關”，小明設計了如圖所示的實驗．
（1）實驗過程中，彈簧測力計____________（選填“必須”或“不必”）沿水平方向拉著物塊做勻速直線運動，此時，滑動摩擦力的大小____________（選填“大于”、“等于”或“小于”）彈簧測力計的示數．
（2）在四次實驗中，滑動摩擦力最小的是____________（選填“甲”、“乙”“丙”或“丁”）．
（3）比較甲、乙實驗，是為了研究滑動摩擦力大小與____________有關；比較乙、丙實驗，是為了研究滑動摩擦力大小與____________有關．（以上兩空選填“壓力”或“接觸面粗超程度”）
（4）比較甲、丁實驗，發現甲實驗彈簧測力計的示數大于丁實驗彈簧測力計的示數，小明得出結論：滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小有關，你認為他的結論是_______（選填“正確”或“錯誤”）的．
（5）小明要對實驗裝置進行改動，如圖戊所示，重復實驗，發現效果更好．實驗中，小明____________（選填“一定”或“不一定”）要勻速拉動長木板，圖戊對讀數有什么好處．____________．
知識點八 摩擦力的利與弊
1.有害摩擦的減小
許多情況下摩擦力是有害的。例如，機器工作時，運動的部件間要產生摩擦。這種摩擦不但白白消耗動力，而且使機器磨損。這種有害摩擦我們就要想辦法減小它。我們根據滑動摩擦力的影響因素，可以減小壓力或減小接觸面的粗糙程度的方法來減小摩擦力。同時我們還可以利用滾動摩擦代替滑動摩擦，或使接觸面分離的方法減小摩擦。
2.有益摩擦的增大
增大有益摩擦時，我們可以加大壓力或增大接觸面的粗糙程度的方法來增大摩擦力。以下實例都增大了摩擦力，分析下各自用到了什么方法。
【典例7】下列實例中增大摩擦的方法與其他三個不同的是( )
A．舉重運動員手涂防滑粉 B．足球守門員戴防滑手套
C．長跑運動員的鞋底有花紋 D．自行車運動員捏閘剎車
【典例8】如圖所示，一木塊A放在水平放置的長木板B上，在拉力F作用下，一起向右運動，且保持相對靜止，則下列說法正確的是（　　）
A．若A、B一起向右做加速運動，則B對A的摩擦力水平向左
B．若A、B一起向右做減速運動，則B對A的摩擦力水平向左
C．若A、B一起向右做勻速運動，則B對A的摩擦力水平向左
D．只要A、B一起向右運動，則B對A的摩擦力水平向左
【典例9】我國北方冬天經常會遭遇嚴重的暴風雪天氣，影響車輛通行，為此人們采取了許多防滑措施。下列選項中增大摩擦的方式與其他三個不同的是（　　）
A．騎自行車時在車上安放些重物
B．在結冰的路面上鋪上稻草
C．在汽車輪胎上裝上防滑鏈
D．行走時穿上底面花紋深的鞋
【典例10】在日常生活和生產勞動中，有時要增大摩擦，有時要減小摩擦。下列做法中是為了減小摩擦的是（　　）
A．在自行車的轉動部分加潤滑油 B．足球守門員比賽時戴防滑手套
C．郊游愛好者遠足時穿上旅游鞋 D．地面鋪設有凹凸花紋的地板磚
【典例11】如圖所示，2022年北京冬奧會冰壺比賽時，運動員穿的兩只鞋鞋底材質并不相同：蹬冰腳的鞋底為橡膠制成，滑行腳的鞋底為塑料制成。蹬冰腳的鞋底用橡膠制成是利用 　 　方法來增大摩擦力的：運動員在冰壺行進前方的冰道上用冰刷刷冰，冰壺可以行走的更順滑，用冰刷刷冰的目的是 　 　；若5s冰壺向前滑行了3m，此過程中冰壺運動的平均速度為 　 　m/s。
【典例12】如圖所示，是在太空授課中宇航員葉光富為我們演示太空行走的情景。我們看到葉光富在太空艙內行走時，腳相對于太空艙底是 　 　（填“運動”或“靜止”）的。因為失重狀況下人對太空艙沒有 　 　力，因而腳底就不會受到向前的 　 　力，所以他在空間站內無法正常行走。
【典例13】用60N的壓力F把一個質量為2kg的物體壓在豎直墻壁上，物體處于靜止狀態，則此時物體所受的摩擦力為　 　 N；當壓力減小為30N時，物體沿豎直墻壁勻速下滑，則物體此時的摩擦力又為　 　 N；方向　 。當壓力繼續變小，變小為20N時，物體所受的摩擦力將　 　 （填“變大”“不變”“變小”）
【典例14】如圖所示，水平桌面上有A、B、C三個物體疊放在一起，在5N的水平拉力F的作用下以共同的速度在桌面上勻速滑動。那么在勻速滑動過程中，物體B作用于物體A的摩擦力大小為　 　N。物體B作用于物體C的摩擦力大小為　 　N。桌面作用于物體C的摩擦力大小為　 　N。
【典例15】如圖甲所示，放在水平地面上的物體，受到方向不變的水平推力F的作用，F的大小與時間t的關系和物體運動速度v與時間t的關系如圖乙所示。下列正確的是（　　）
A． s時，物體受到力的合力為零
B． s時，物體所受摩擦力是3N
C．2s~4s內物體所受摩擦力逐漸增大
D． s時，物體所受摩擦力是1N
【典例16】如圖所示，小車在向右做減速運動，請在小車的O點上畫出水平地面對它的摩擦力；
【典例17】如圖所示，物體A在沿斜面下滑，請畫出A所受摩擦力的示意圖。
【典例18】在“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗中，某小組用同一物塊按照圖甲、乙、丙、丁進行了四次實驗。
（1）實驗過程中，彈簧測力計必須沿水平方向拉著物塊做 　 　運動，此時滑動摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數，所依據的原理是 　 　。
（2）比較甲、乙兩次實驗，可得結論：在接觸面粗糙程度一定時，　 　越大，滑動摩擦力越大；該步驟主要運用的實驗方法是 　 　；
（3）比較甲、丁兩次實驗可知，滑動摩擦力大小與接觸面積的大小 　 　（選填“有關”或“無關”）；
（4）拔河比賽時隊員要穿鞋底帶有花紋的運動鞋參賽，這是應用了 　 　兩次實驗得出的結論；選體重較大的隊員參賽，是應用了 　 　兩次實驗得出的結論。
二、鞏固練習
1.某同學用如圖所示的裝置研究影響滑動摩擦力大小的因素，木板P放在水平桌面上，木塊Q放在木板P上，彈簧測力計一端固定，一端掛在木塊Q上，拉動木板P，木塊Q穩定時，讀取測力計的示數為2N，下列說法正確的是（　　）
A．Q受到的摩擦力為2N，方向水平向左
B．木塊Q穩定時，相對于地面做勻速直線運動的
C．P不受摩擦力作用
D．此實驗中，P必須做勻速直線運動
2．關于重力、彈力和摩擦力，下列說法中正確的是（　　）
A．因為物體本身就有重力，所以重力沒有施力物體
B．物體受到重力的方向總是豎直向下，有時還垂直于接觸面
C．物體間相互擠壓，就一定存在摩擦力
D．摩擦力的方向一定與物體運動的方向相反
3．用手握住一個瓶子，瓶身保持豎直，如果增大握力，則（ ）
A．瓶子受到的重力增大 B．瓶子受到的摩擦力和重力不變
C．瓶子受到的摩擦力增大 D．瓶子受到向下滑力減小
4．以下事例中，不是有益摩擦的是（　　）
A．騎自行車時車輪與路面間的摩擦 B．拿東西時手與物品間的摩擦
C．機械運轉時軸承與滾珠間的摩擦 D．寫字時粉筆與黑板間的摩擦
5．下列實例中，目的是為了增大摩擦的是（　　）
A．滾動軸承 B．給木箱加裝輪子
C．自行車車輪有凹槽 D．磁懸浮列車與軌道不接觸
6．如圖所示，小球被壓縮的彈簧彈出后，在水平地面上滾動的過程中受到是（　　）
A．重力、支持力
B．重力、支持力、摩擦力
C．重力、支持力、摩擦力、彈簧的彈力
D．重力、支持力、摩擦力、使小球向前滾動的力
7．如圖所示，水平桌面上有質量分布均勻的木板M，在水平力F的作用下，推到桌子中央.在此過程中，下列說法正確的是（　　）
A．M對桌面的壓力不變，摩擦力不變
B．M對桌面的壓力變大，摩擦力不變
C．M對桌面的壓力變小，摩擦力變小
D．M對桌面的壓力變大，摩擦力變大
8．下列措施中，用來減小有害摩擦的是（　　）
A．為了防止傳送帶打滑，需要把皮帶張緊一些
B．在汽車輪胎上裝防滑鏈
C．擦黑板時用力按黑板擦
D．自行車軸承中裝有滾珠
9．下列做法中，屬于增大摩擦的是（　　）
A．鎖生銹不好打開時，將少量食油注入鎖孔后，就容易打開了
B．拉鏈拉不動時，可在拉鏈上抹一點石蠟，就容易拉了
C．搬運笨重貨箱時，可在地上鋪幾根圓木，就容易推動了
D．汽車失事的馬路上流滿了潤滑油，可在路面上撒些沙子或木渣子，就更安全了
10．下列實例中，通過減小接觸面粗糙程度來減小摩擦的是（　　）
A．鞋底的花紋 B．圓珠筆頭的滾珠
C．齒輪間加潤滑油 D．用力擦橡皮
11．車輪上印有花紋，這是為了 ；機器經常加潤滑油是為了 ；傳送帶的皮帶輪上打皮帶蠟是為了 ；犁的表面必須保持光滑，這是為了 犁面與泥土面間的摩擦；冬天雪后道路凍結，往往在路上撒些爐灰，這是為了 ．
12．要使行駛著的自行車很快停下來，常用的方法是用手捏緊剎車把手，這樣做可以增大車閘對車輪的 ，從而增大車輪受到的摩擦力。
13．小明用底面積相同的木塊、鐵塊及帶有滑輪的長木板、彈簧測力計、細線等，探究“影響滑動摩擦力大小的因素”。小明分別進行了圖甲、乙兩次實驗，豎直向上勻速拉動彈簧測力計時，彈簧測力計的示數分別為F1、F2，且F2＞F1。
通過上述實驗可以得出：在 相同時，滑動摩擦力與 有關。
14．用力劃火柴，是利用 的方法來增大摩擦力；向自行車的轉軸處加潤滑油，是為 摩擦力。
15．如圖所示，物體A、B放在物體C上，在3N水平向右的拉力F作用下，使A、B、C一起向右做勻速直線運動，此時物體C受到地面對它的摩擦力為 N，物體B受到物體C對它的摩擦力為 N。
16．利用筷子可以將一杯米提起來，主要是利用物體之間的 (選填“靜”“滑動”“滾動”)摩擦力，這個摩擦力的方向是 ．要想把這個實驗做成功，請你提出一個合理的建議 ．
17．如圖所示，測量水平運動物體受到的滑動摩擦力大小。沿水平方向 拉動木塊，讀得彈簧測力計示數為 N，加一重物到木塊上，重復實驗，彈簧測力計的示數將 （選填“變大”“變小”或“不變”）。
18．重為500N的小科沿著豎直的直桿勻速上爬，此階段他受到的摩擦力大小為 N，摩擦力的方向是 。
19．2022年10月1日，2022年國際籃聯女籃世界杯中國隊奪得亞軍。隊員在比賽中投籃時的精彩瞬間，籃球表面的花紋是為 （選填“增大”或“減小”）摩擦力而設計的，向上運動的籃球受到重力的方向是 。
20．圖示為探究滑動摩擦力與壓力間大小關系的實驗，在水平桌面上放一物塊，物塊上面放有砝碼，用彈簧測力計沿水平方向勻速拉動物塊，此時彈簧測力計的示數 （選填“大于”、“等于”、“小于”）物塊所受的摩擦力大小，取下砝碼，水平勻速拉動物塊時，與前一次相比彈簧測力計的示數將 （選填“變大”“變小”或“不變”）。
21．冰壺運動員的鞋底一只是塑料的，另一只是橡膠的，滑行時，橡膠底的鞋比塑料底的鞋受到摩擦力大。如圖他用b腳蹬冰面后，只用a腳向右滑行，畫出蹬冰面時，冰對b腳所穿鞋的摩擦力方向；
22．小明看到同學桌邊有掛手提袋的“神器”——移動便攜掛包鉤，于是自己嘗試用硬鐵絲做了兩個，如圖甲乙所示。圖中AB與BC垂直，EF與FH垂直，CD、GH均為掛鉤，掛包鉤的總重力不計。
（1）將兩個掛鉤分別掛在桌子邊緣，如圖丙丁所示，為了使手提袋掛上掛鉤后不掉落，你選擇圖 （“丙”或“丁”）。另一種掛上袋子后會 （“逆時針”或“順時針”）轉動后滑落；
（2）為了防止掛包鉤滑落，移動便攜掛包鉤在AB、EF部分下面裝有防滑墊。為了使丙和丁都可以掛手提袋而且不易滑落，你對掛包鉤的改進建議是 （選擇丙或丁中的一個進行改進）。

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